golang LRU实现(使用双向链表实现)

本文介绍了一种使用Go语言实现LRU(最近最少使用)缓存算法的方法。LRU算法利用数据的历史访问记录来决定哪些数据应当被淘汰。文章详细展示了如何定义必要的数据结构,包括键、条目及缓存等,以及实现诸如添加、获取和移除等功能的具体步骤。

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LRU(Least recently used,最近最少使用)算法根据数据的历史访问记录来进行淘汰数据,其核心思想是“如果数据最近被访问过,那么将来被访问的几率也更高”。

lru.go

type Key interface{}

type entry struct {
    key    Key
    value interface{}  
}       

type Cache Struct {
    MaxEntries int
    OnEvicted func(key Key, value interface{})
    ll    *list.List
    cache map[interface{}]*list.Element
}

定义了Key,entry,Cache类型,
Key:interface{}类型,在Go中interface{}可以指向任意对象,也就任意对象都是先这个接口,你可以把它看成Java/C#中的Object, C/C++中的void*。
Cache:MaxEntires表示Cache中最大可以有的KV数,OnEvicted是一个回调函数,在触发淘汰时调用,ll是一个链表,cache是一个map,key为interface{}, value为list.Element其指向的类型是entry类型。
通过数据结构我们可以猜到LRU的实现,Get一次放到list头,每次Add的时候判断是否满,满则淘汰掉list尾的数据
// 创建一个Cache
func New(maxEntries int) *Cache {
	return &Cache{
		MaxEntries: maxEntries,
		ll:         list.New(),
		cache:      make(map[interface{}]*list.Element),
	}
}
// 向Cache中插入一个KV,如果缓存已满,则删除最久为使用的对象。
func (c *Cache) Add(key Key, value interface{}) {
	if c.cache == nil {
		c.cache = make(map[interface{}]*list.Element)
		c.ll = list.New()
	}
	if ee, ok := c.cache[key]; ok {
		c.ll.MoveToFront(ee)
		ee.Value.(*entry).value = value
		return
	}
	ele := c.ll.PushFront(&entry{key, value})
	c.cache[key] = ele
	if c.MaxEntries != 0 && c.ll.Len() > c.MaxEntries {
		c.RemoveOldest()
	}
}
// 从Cache中获取一个key对应的value,并把key移动到列表的开头。表示最近使用过。
func (c *Cache) Get(key Key) (value interface{}, ok bool) {
	if c.cache == nil {
		return
	}
	if ele, hit := c.cache[key]; hit {
		c.ll.MoveToFront(ele)
		return ele.Value.(*entry).value, true
	}
	return
}

// 从Cache中删除一个key
func (c *Cache) Remove(key Key) {
	if c.cache == nil {
		return
	}
	if ele, hit := c.cache[key]; hit {
		c.removeElement(ele)
	}
}

// 从Cache中删除最久未被访问的数据
func (c *Cache) RemoveOldest() {
	if c.cache == nil {
		return
	}
	ele := c.ll.Back()
	if ele != nil {
		c.removeElement(ele)
	}
}
// 获取当前Cache中的元素个数
func (c *Cache) Len() int {
	if c.cache == nil {
		return 0
	}
	return c.ll.Len()
}

//删除缓存中的元素,私有方法
func (c *Cache) removeElement(e *list.Element) {
	c.ll.Remove(e)
	kv := e.Value.(*entry)
	delete(c.cache, kv.key)
	if c.OnEvicted != nil {
		c.OnEvicted(kv.key, kv.value)
	}
}

这里我们看到了Go中如何实现一个类的成员方法,在func之后加类,在Go中接口的实现并不是和Java中那样子,而是只要某个类只要实现了某个接口的所有方法,即可认为该类实现了该接口。
类似的比如说在java中有2个接口名字不同,即使方法相同也是不一样的,而Go里面认为这是一样的。
另外Go中开头字母大写的变量名,类名,方法名表示对外可知,小写开头的表示对外不暴露。
另外类实这种代码ele.Value.(*entry).value,其中(*entry)表示将Value转成*entry类型访问。


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